Gärrestlagerung: Behälter, Lagunen, Abdeckungen und erforderliche Kapazität

Gärrest wird gelagert, um ihn zum richtigen Termin auf den Feldern ausbringen zu können und nicht dann, wenn der Behälter voll ist. Die beste Lösung in Bezug auf Emissionen und Energie ist ein geschlossener Behälter mit gasdichter Abdeckung, angeschlossen an die Gasanlage, denn er fängt das aus dem Restpotenzial des Gärrests freigesetzte Methan auf. Die Kapazität sollte die gesamte Produktion in dem Zeitraum abdecken, in dem die Ausbringung verboten, unmöglich (gefrorener Boden, keine Vegetation) oder unwirtschaftlich ist.

Wozu ein solcher Vorrat

Der Gärreststrom entsteht das ganze Jahr über, der Bedarf der Felder ist jedoch saisonal. Zusätzlich legen die Vorschriften zum Schutz der Gewässer vor Nitraten Zeiträume fest, in denen Wirtschaftsdünger nicht ausgebracht werden darf. Die Folge ist die Notwendigkeit einer mehrmonatigen Lagerung; in der Praxis plant man eine in Produktionsmonaten bemessene Kapazität, meist mindestens sechs, oft mehr. Die genaue Anforderung für die jeweilige Anlage wird anhand der geltenden nationalen Vorschriften und der Genehmigungsbedingungen festgelegt — nehmen Sie keine Werte „aus dem Bauch“ an.

Lagerarten

Emissionen aus dem Lager

Aus dem Gärrest entweicht Ammoniak (abhängig von pH-Wert, Temperatur, Kontaktfläche mit der Luft) sowie Methan, das aus nicht vollständig abgebauter organischer Substanz entsteht. Das Methanrestpotenzial des Gärrests hängt von HRT, Temperatur und Substraten ab; je kürzer die Verweilzeit, desto mehr Gas kann im Lager entstehen. Das ist der Grund, warum der Nachgärbehälter (zweite oder dritte Kammer) oft als Fermenter mit Biogasrückgewinnung ausgelegt wird. Das Restpotenzial lässt sich in einem Test messen (in der Regel eine mehrere Dutzend Tage dauernde Inkubation einer Gärrestprobe bei Lagertemperatur).

Bei offenen Behältern hängen Methan und Ammoniak auch von der Temperatur ab: Im Sommer steigen die Emissionen im Vergleich zum Winter um ein Vielfaches.

Wie man die Kapazität berechnet — Beispiel

Annahmen (zur Veranschaulichung): Die Anlage nimmt 65 t/d Substrate an, und der Masseverlust durch Ausgasung beträgt ca. 5% (ein Teil der VS wird in Gas umgewandelt), sodass Gärrest in einer Menge von ca. 62 t/d entsteht, also etwa 62 m³/d (Dichte ca. 1 t/m³). Wir nehmen einen Lagerzeitraum von 6 Monaten (180 Tage) sowie 10% Sicherheitsreserve an:

• 62 m³/d × 180 d = 11.160 m³,
• nach Hinzurechnung von 10% Reserve ≈ 12.300 m³.

Wird ein Teil des Gärrests in eine feste und eine flüssige Fraktion getrennt (Separation), ist das Volumen des Behälters für den flüssigen Teil kleiner, es wird aber Platz für die feste Fraktion benötigt (Platte, Überdachung). Bei einem offenen Behälter kommen die Nettoniederschläge auf die Oberfläche (mm × Fläche) hinzu sowie die freie Höhe (Reserve für Schaum und Wellenbildung). Bei Rezirkulation in den Mix wird das in die Kammer zurückgeführte Volumen abgezogen.

Bewährte Praxis

1. Planen Sie zwei oder mehr Behälter, um Reparaturen durchführen zu können und beim Entleeren flexibel zu sein.
2. Sorgen Sie für Rührwerke oder Systeme zur Sedimentabführung, denn ohne Durchmischung bilden sich am Boden Ablagerungen (Sand, Struvit, Carbonate).
3. Sorgen Sie für einen sicheren Platz zum Befüllen von Tankwagen und zum Verteilen, mit Ableitung von Leckagen in einen dichten Behälter.
4. Führen Sie eine Dichtheitsprüfung durch und planen Sie regelmäßige Kontrollen (visuell, Leckagesensoren, Kontrolldrainage).
5. Gasdichte Behälter erfordern eine Über- und Unterdrucksicherung sowie stets die Einteilung in Ex-Zonen.
6. Statten Sie sie mit Füllstandsmessung und Überfüllalarm aus.

Häufigste Fehler

• zu gering bemessene Kapazität, die zur Ausbringung zum ungeeigneten Zeitpunkt führt,
• fehlende Abdeckung und hohe Emissionen, Konflikte mit den Nachbarn,
• Behälter ohne Möglichkeit zum Rühren und Entnehmen von Sedimenten,
• Nichtberücksichtigung der Niederschläge in der Bilanz offener Lager,
• fehlende Füllstandsmessung und Überfüllschutz.

Das Gärrestlager ist Teil der Anlage, kein Zusatz: Es beeinflusst Energiebilanz, Emissionen, Beziehungen zum Umfeld und den Düngewert des Produkts. Es lohnt sich, es zusammen mit dem Fermenter zu planen.

Methanrestpotenzial — wie man es bewertet

Eine gute Praxis ist die Entnahme einer Gärrestprobe am Auslauf der letzten Kammer und deren Inkubation bei einer der Lagertemperatur ähnlichen Temperatur über mehrere Dutzend Tage, mit Messung von Volumen und Zusammensetzung des Gases. Das in m³ CH₄ pro Tonne Gärrest ausgedrückte Ergebnis erlaubt, Energieverlust und Emission bei einem offenen Lager zu berechnen. Veranschaulichendes Beispiel: Würde ein Test 5 m³ CH₄/t ergeben, könnte bei 22.000 t Gärrest pro Jahr ein offenes Lager bis zu 110.000 m³ Methan pro Jahr emittieren. Eine solche Zahl rechtfertigt eine detaillierte Kosten-Nutzen-Analyse der gasdichten Abdeckung; die Größe der Emission allein entscheidet jedoch nicht über die Wirtschaftlichkeit der Investition. In Klimaberechnungen hat Methan ein um ein Vielfaches größeres Erwärmungspotenzial als CO₂, daher ist selbst ein geringer Prozentsatz an Verlusten von Bedeutung.

Sicherheit

Ein gasdichter Behälter ist Bestandteil der Gasanlage: Er erfordert Über- und Unterdrucksicherung, Einteilung in Explosionszonen, Dichtheitskontrolle und Einstiegsverfahren. Ein offener Behälter erfordert eine Einzäunung und einen Schutz vor dem Hineinfallen von Menschen und Tieren sowie die Berücksichtigung des H₂S-Risikos beim Rühren.